Настройка на соноелектрохимия – 2000 вата ултразвук
Соноелектрохимията съчетава предимствата на електрохимията със сонохимията. Най-голямото предимство на тези техники е тяхната простота, ниска цена, възпроизводимост и мащабируемост. Hielscher Ultrasonics предлага пълна соноелектрохимична настройка за партидна и поточна употреба. Състои се от:
- усъвършенстван ултразвуков генератор (2000 вата) с автоматична настройка, контрол на амплитудата и усъвършенствано регистриране на данни,
- мощен преобразувател с ултразвуков клаксон (индустриален клас, 2000 вата, 20kHz),
- електрически изолатор, който не намалява ултразвуковите вибрации
- ултразвукови усилвателни клаксони за увеличаване или намаляване на амплитудата
- различни сонотродни дизайни (Сонотродът е електродът. Катод или анод.)
- реактор с проточни клетки със сменяеми клетъчни стени (алуминий, неръждаема стомана, стомана, мед, …)
Не е нужно да губите времето си за разработване на собствена настройка, само за да можете да комбинирате ултразвук с електрохимия. Не е необходимо да правите електрически модификации на стандартното ултразвуково оборудване. Вземете тази настройка за индустриална соноелектрохимия и съсредоточете усилията и времето си върху вашите химически изследвания и оптимизация на процеса!
Готова за употреба настройка за Sonoelectrochemistry
Hielscher Ultrasonics предлага лесна за използване соноелектрохимична настройка с адаптивна, гъвкава конфигурация. Тази инсталация е подходяща за обща научноизследователска и развойна дейност и оптимизация на процесите, както и за средномащабно производство. Сонотродът на UIP2000hdT (2000 вата, 20kHz) може да се използва като електрод в партидна настройка или в линия с проточна клетка. Има уникален дизайн на електрическата изолация. Надграждането на соноелектрохимичния преобразувател не намалява ултразвуковата мощност.
Стандартният сонотрод/електрод е титан клас 5 и е проектиран да оптимизира равномерността на ултразвуковия интензитет по протежение на неговата страна. Предлагат се други дизайни и други материали като алуминий, стомана или неръждаема стомана. Специалният реактор с проточна клетка от този дизайн има алуминиев корпус, който е електрически изолиран от пластмасовите връзки в двата края. Алуминиевият профил може да се използва като евтин жертвен електрод и може лесно да бъде заменен с други материали като стомана, неръждаема стомана или мед. Предлагат се и други диаметри или дизайни на клетките. Клетката на чертежа има празнина от около 2-4 мм между ултразвуковия електрод и тялото на клетката. Следователно ултразвуковите вълни причиняват акустично струйване и кавитация и върху клетъчното тяло. Всички стандартни артикули от този дизайн се предлагат в нашите складове в Германия и САЩ. Разбира се, можете да използвате същата настройка за всички други неелектрически ултразвукови и сонохимични процеси. Тази настройка работи и за поддържани от ултразвук процеси с високи електрически импулси (HEP).
Усъвършенствани компоненти от индустриален клас
UIP2000hdT се използва от много клиенти за преодоляване на пропастта между настолното тестване и производството. Всички инструменти на Hielscher са създадени за непрекъсната работа – 24ч/7д/365д. UIP2000hdT е оборудван със сензорен екран, Ethernet интерфейс, 24/7 Excel съвместим CSV протокол на SD карта и термодвойка за мониторинг на температурата. Можете да управлявате UIP2000hdT чрез вашия браузър. Наличен е цифров сензор за налягане, който се свързва с UIP2000hdT. UIP2000hdT може да ви покаже действителната нетна изходна мощност на електрода. Това е нетната механична ултразвукова мощност в течността. Това ви позволява да наблюдавате и проверявате всяка секунда от ултразвука, например за контрол или оптимизация на процеса. Ултразвуковите апарати на Hielscher осигуряват много възпроизводими и повторяеми резултати. Можете да мащабирате резултатите си линейно до производствено ниво. Разбира се, техническият екип на Hielscher ще ви подкрепи при организирането на правилните експерименти и Hielscher ще работи с вас, за да накара вашия процес да работи.

Сондите на ултразвуковите процесори UIP2000hdT (2000 вата, 20kHz) действат като катод и анод в електролитна клетка
Ако сте новодошъл в този клон на химията, ще намерите повече информация за сонохимията, електрохимията и соноелектрохимията по-долу.
Сонохимия + Електрохимия = Соноелектрохимия
Соноелектрохимията е комбинация от електрохимия и сонохимия.
електрохимия
Електрохимията добавя електричество към физическата химия. Това е усъвършенствано средство за активиране на реагенти или реагенти чрез прехвърляне на електрони. Той позволява целенасочени, селективни химични трансформации. Електрохимията е повърхностен феномен.
Сонохимия
Сонохимията добавя акустичен и кавитационен поток и енергия за активиране към химичните реакции. Най-важният механизъм в сонохимията е кавитацията. Колапсът на кавитационни мехурчета в ултразвуково поле създава локализирани горещи точки с екстремни условия, като температури над 5000 Келвина, налягане до 1000 атмосфери и течни струи до 1000 километра в час. Това подобрява електрохимичните реакции на повърхността на електродите.
соноелектрохимия
Соноелектрохимията комбинира двете техники, споменати по-горе, чрез прилагане на ултразвук към електрохимична настройка. Ултразвукът влияе върху важни електрохимични параметри и ефективността на химичните процеси. Електрохимичният разтвор или хидродинамиката на електроаналита в електрохимичната клетка се подобрява значително от наличието на ултразвук. Свързването на електрод с ултразвуков рог има положителен ефект върху повърхностната активност на електрода и профила на концентрацията на електроаналита в цялата клетка. Сономеханичните ефекти подобряват масовия транспорт на електрохимични видове от насипния разтвор до електроактивната повърхност. Ултразвуковият електрод намалява дебелината на дифузионния слой на повърхността на електрода, увеличава дебелината на отлагането/галваничното покритие на електрода, увеличава електрохимичните скорости, добивите и ефективността, увеличава порьозността и твърдостта на отлагането на електрода, подобрява отстраняването на газове от електрохимичните разтвори; почиства и реактивира повърхността на електрода, намалява свръхпотенциала на електрода чрез метална депасивация и отстраняване на газови мехурчета върху повърхността на електрода (индуцирани от кавитация и акустичен поток) и потиска замърсяването на електрода. Приложенията на соноелектрохимията включват електрополимеризация, електрокоагулация, органична електросинтеза, електрохимия на материалите, електрохимия на околната среда, електроаналитична химия, производство на водород и отлагане на електроди.
Соноелектрохимия в приложенията на химията на потока
Ако извършвате соноелектрохимични процеси в настройка на потока, можете да регулирате времето на престой на соноелектрохимичните реакции чрез промяна на дебита. Можете да рециркулирате за многократна експозиция или да изпомпвате през клетката веднъж. Рециркулацията може да бъде от полза за контрол на температурата, например чрез преминаване през топлообменник за охлаждане или отопление.
Ако използвате клапан за обратно налягане на изхода на реактора на соно-електрохимичната клетка, можете да увеличите налягането вътре в клетката. Налягането вътре в клетката е много важен параметър за засилване на ултразвука и влияние върху производството на газови фази. Също така е важно при работа с реагенти или продукти с ниска точка на кипене.
Работата в проточен режим позволява непрекъсната работа и по този начин производството на по-големи обеми.
Ако материалът тече между два електрода, например сонотроде и клетъчна стена, можете да намалите разстоянието между електродите. Това позволява по-добър контрол на броя на прехвърлените електрони и по-добра селективност на реакцията. Това може да подобри точността, разпределението и добива на продукта.
Като цяло соноелектрохимичните реакции в разположението на реактора с поточна клетка могат да бъдат много по-бързи от аналоговата реакция в партиден процес. Реакциите, които могат да отнемат до няколко часа, могат да бъдат завършени за няколко минути, произвеждайки по-добър продукт.
Литература / Препратки
- Bruno G. Pollet; Faranak Foroughi; Alaa Y. Faid; David R. Emberson; Md.H. Islam (2020): Does power ultrasound (26 kHz) affect the hydrogen evolution reaction (HER) on Pt polycrystalline electrode in a mild acidic electrolyte? Ultrasonics Sonochemistry Vol. 69, December 2020.
- Md H. Islam; Odne S. Burheim; Bruno G.Pollet (2019): Sonochemical and sonoelectrochemical production of hydrogen. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 51, March 2019. 533-555.
- Jayaraman Theerthagiri; Jagannathan Madhavan; Seung Jun Lee; Myong Yong Choi; Muthupandian Ashokkumar; Bruno G. Pollet (2020): Sonoelectrochemistry for energy and environmental applications. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 63, 2020.
- Bruno G. Pollet (2019): Does power ultrasound affect heterogeneous electron transfer kinetics? Ultrasonics Sonochemistry Vol. 52, 2019. 6-12.
- Md Hujjatul Islam; Michael T.Y. Paul; Odne S. Burheim; Bruno G. Pollet (2019): Recent developments in the sonoelectrochemical synthesis of nanomaterials. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 59, 2019.
- Sherif S. Rashwan, Ibrahim Dincer, Atef Mohany, Bruno G. Pollet (2019): The Sono-Hydro-Gen process (Ultrasound induced hydrogen production): Challenges and opportunities. International Journal of Hydrogen Energy, Volume 44, Issue 29, 2019, 14500-14526.
- M.D. Esclapez, V. Sáez, D. Milán-Yáñez, I. Tudela, O. Louisnard, J. González-García (2010): Sonoelectrochemical treatment of water polluted with trichloroacetic acid: From sonovoltammetry to pre-pilot plant scale. Ultrasonics Sonochemistry Volume 17, Issue 6, 2010. 1010-1020.
- L. Cabrera, S. Gutiérrez, P. Herrasti, D. Reyman (2010): Sonoelectrochemical synthesis of magnetite. Physics Procedia Volume 3, Issue 1, 2010. 89-94.